用于浸渍待输送物料的装置和方法与流程

1.本发明涉及一种用于浸渍待输送物料(例如，木屑)的方法，其中待输送物料通过压缩螺旋输送机输送，压缩螺旋输送机在入口区接收待输送物料，并且在壳体内围绕旋转轴线旋转的螺杆将待输送物料输送到排出区并浸渍，待输送物料在塞管和螺杆之间被压缩成气密和液密的料塞，该料塞在排出区和压缩螺旋输送机之间形成密封。本发明还涉及一种如权利要求10的前序部分所述的用于浸渍待输送物料的装置。


背景技术：

2.压缩螺旋输送机不仅用于通过压缩将待输送物料脱水，而且也用于浸渍待输送物料。在这种情况下，浸渍是指对待输送物料进行软化或脱纤，其中在压缩螺旋输送机中输送和压缩的结合导致细胞壁的分层和待输送物料的机械脱纤，即将待输送物料减少为其纤维组份，同时产生相应较大的待输送物料的比表面积。压缩螺旋输送机还允许在压缩螺旋输送机和连接到排出区的装置(例如反应器)之间进行压力密封，因为待输送物料在入口区和排出区之间形成气密和液密料塞。这是必要的，因为连接的设备(例如反应器)充满含有反应物的气态或液态流体，必须与环境隔离。连接到压缩螺旋输送机的排出区的装置可以设计为压力容器，例如，常压或加压反应器、蒸煮器(digester)等。反应物尤其是指液体流体(例如溶剂、水溶液、乙醇或类似混合物)中的化学物质，其中术语“化学物质”可以是催化剂，例如酸(例如，h2so4或乙酸)、碱(例如，naoh)或类似混合物。其典型用途见于纸浆和造纸行业，通常也用于纤维浆料，例如木浆的加工，例如，用于生产纤维板、中密度纤维板(mdf)等。因此，除了在蒸煮器中处理所述待输送物料外，一个重要的应用领域是待输送物料的浸渗(impregnation)，其中压缩螺旋输送机可以将空气和液体从待输送物料中排出，并且可以将物料浸渍，其中浸渍过的待输送物料从压缩螺旋输送机中送到包含浸渗所需反应物的反应器中。另一种用途可用于生产生物燃料，例如，生物乙醇可以由包括谷类作物、玉米或甜菜的生物质生产。
3.压缩螺旋输送机通常由壳体组成，该壳体内部带有可绕旋转轴线旋转安装的螺杆，其中螺杆至少部分具有螺旋线，并且待输送的物料在壳体和螺杆之间的锥形区域中被越来越多地压缩。在压缩螺旋输送机的排出区，为了形成料塞，螺杆至少部分地没有螺旋线。壳体在螺杆区域可以具有开口，以允许通过压缩使得待输送物料脱水和/或排气。传统的压缩螺旋输送机可以用圆柱形壳体与带有圆柱形外轮廓的螺杆一起构建，其他壳体形状，例如具有锥形外轮廓的壳体形状也是可能的。
4.ep 2 817 449 b1描述了一种用于处理不含木材的植物材料的系统，其中使用了用于将片材送入煮器的压缩螺旋输送机，该压缩螺旋输送机包括一个在压缩螺旋输送机末端具有恒定内径的塞管。ep 2 817 449 b1的目的主要在于披露一种具有优化压力密封的压缩螺旋输送机布置。这是通过压缩式螺旋输送机和强制进料螺杆的相互作用来实现的。
5.de 1 101 126 b描述了一种用于浸渗含有纸浆的原材料的方法和装置，其中材料被逐渐压缩以排出空气和液体，并且材料在其膨胀时与浸渗液体直接接触。此外确定了，被
减小为其纤维组分的材料有利地呈现出更大的表面积以用于浸渗材料的后续应用。
6.ep 3 333 311 b1描述了一种用于浸渗生物质的方法和装置。改进的浸渍主要通过如下来实现，即，将被预压缩的生物质通过压力进给螺杆输送到压缩螺旋输送机，因为注意到对包含空心空间的大容量生物质进行预压缩导致料塞被更强压缩。还确定了，有利的是根据传送生物质的速度来确定反应器单元的填充水平，以实现生物质的均匀浸渗。
7.ep 0 493 422 b1涉及一种在木片浸渍中使用的塞式螺旋进料器，包括变速螺杆和变速压力进给螺杆，其中螺杆和压力进给螺杆的速度用于获得所需的纤维位移程度。


技术实现要素：

8.本发明要解决的技术问题是提供一种用于浸渍待输送物料(尤其是纸浆)的改进的可能性。另一个要解决的技术问题是使反应物对浸渍纸浆产生更好和更均匀的效果。另一个要解决的技术问题是在实现所需浸渍的同时实现最佳脱水或补偿不均匀的待输送物料的影响，所述不均匀的待输送物料例如，不均匀地进料到压缩螺旋输送机或具有广泛分散的材料特性。另一个要解决的技术问题是在螺杆或塞管磨损的情况下能够继续调整浸渍，并在保持浸渍要求的同时将压缩螺旋输送机的功率消耗降至最低。
9.根据本发明，这通过如下来实现，即，待输送物料的浸渍程度通过螺杆与塞管的相对定位来控制。在壳体中，塞管(plug pipe)被设置在压缩螺旋输送机的排出区中，并且至少部分地具有环形结构，和/或至少部分地具有截锥结构。螺杆延伸到塞管中，其中螺杆被安装成可围绕螺旋轴旋转，并且在塞管内部具有无螺旋线的区域以形成料塞。塞管通常是可更换的，因为由此如果磨损，可以很容易地更换，或者因为通过更换塞管可以形成不同的几何形状。塞管和螺杆之间的区域会受到螺杆相对于塞管的定位的影响。因此，塞管和螺杆之间的区域，特别是螺杆端部朝向塞管的间隙可以变窄或变宽。待输送物料的浸渍由于区域或间隙变窄而增加，而待输送物料的浸渍由于区域或间隙加宽而减少。
10.本发明的一个有利实施方式的特征在于，螺杆沿壳体内的旋转轴线在轴向方向上移动，以控制浸渍程度。在这里，壳体和塞管是静止的，而螺杆沿轴向移动，导致塞管和螺杆之间的区域(特别是螺杆端部向着塞管的间隙)进一步变窄或变宽。螺杆的移动可以通过如下实现，即，螺杆的轴承单元具有可移动设计，其中轴承单元容纳螺杆轴并且布置在排出区的对面。在此，螺杆由固定的驱动器驱动，其中在螺杆的轴承单元和驱动器之间设置有可吸收螺杆轴向运动的联轴器。
11.本发明的另一个优选实施方式的特征在于，塞管在壳体内沿旋转轴线被轴向移动，以控制浸渍程度。在此，壳体和螺杆是静止的，而塞管沿轴向移动，导致塞管和螺杆之间的区域(特别是螺杆端部朝向料塞的间隙)变窄或变宽。
12.本发明的一个有利实施方式的特征在于，将待输送物料从排出区输送到反应器，待输送物料在反应器内与反应物发生反应，并且通过控制待输送物料的浸渍程度来影响反应器中的反应结果。控制待输送物料的浸渍程度意味着控制待输送物料的分解，并且由此意味着，使待输送物料受控地分解成其纤维组分，以及隐含地意味着控制切碎的待输送物料的比表面积，这在化学过程中非常重要，而且在吸收和吸附过程中也非常重要。只有在浸渍得到控制的情况下，在反应器中的反应物对待输送物料的最佳效果以及因此最佳的反应结果才是可能的。在此，反应结果这一概念主要地并且分别与待输送物料有关地包括浸渗
程度、反应物的渗透、产品质量和产率。
13.本发明的一个有利实施方式的特征在于，待输送物料在入口区和排出区之间在壳体和螺杆的至少部分地包括螺旋线的区域之间被压缩，其中，在排出区中在塞管和螺杆的无螺旋线区域之间形成料塞。在塞管区域中，螺杆可以部分地具有带螺旋线的区域，其中螺杆的无螺旋线区域在输送方向上跟随螺杆的带螺旋线的区域。
14.本发明的另一优选实施方式的特征在于，所述料塞穿过排出区中的环形区，所述环形区由塞管的具有恒定内径的区域和螺杆的具有恒定的外径的无螺旋线区域构成。特别是在该环形区中形成料塞，其中在该区域中，尚未对待输送物料的浸渍进行控制。料塞有利地首先穿过环形区以形成密封料塞，然后穿过校准区以调节浸渍。
15.本发明的一个类似的有利实施方式的特征在于，料塞在排放区中的环形区之后穿过校准区，校准区由塞管的具有在输送方向上减小的内径的区域和由螺杆的具有恒定或减小的外径的无螺旋线区域形成，或者校准区由塞管的具有沿输送方向恒定或增大的内径的区域和由螺杆的具有增大的外径的无螺旋线区域形成。如果校准区由塞管的具有沿输送方向恒定的内径的区域和由螺杆的具有增大的外径的无螺旋线区域形成，则具有大于塞管的恒定内径的直径的区域与塞管相邻。这里，螺杆的具有增加的外径的无螺旋线区域可以位于塞管内部或位于其直径大于塞管恒定内径的区域中，但是在这些位置之间的定位当然也是可以的。由于塞管和螺杆的相对定位，在校准区中，在塞管和螺杆之间设置了特定的间距，特别是在螺杆朝向塞管的端部处设置了特定的间隙。校准区可以通过塞管和螺杆的相对定位来缩小或扩大。塞管的具有减小的内径的区域可以用锥形塞管来实现，其中想象的锥尖端指向排出区。然后螺杆的具有恒定直径或具有减小的外径的无螺旋线区域锥形地形成，想象的锥尖端再次指向排出区。通过位于彼此内部的锥面之间的移动，也直接控制彼此的距离以及浸渍。使用锥形塞管可以获得塞管的具有增加内径的区域，想象的锥尖端指向入口区。螺杆的具有增加的外径的无螺旋线区域然后锥形地形成，想象的锥尖端再次指向入口区。以这种方式有利地是，由于螺杆的轴向运动，待输送物料的浸渍可以通过缩小校准区来增加，或者可以通过而扩大校准区来减少。
16.本发明要解决的技术问题还在于提供一种根据权利要求10所述的用于浸渍待输送物料(例如木屑)的压缩螺旋输送机。
17.压缩螺旋输送机的一种有利实施方式的特征在于，螺杆可以沿着旋转轴线并且相对于壳体在轴向方向上移动，或者塞管可以沿着旋转轴线并且相对于壳体和螺杆在轴向方向上移动。
18.此外，有利地在塞管和螺杆之间形成环形区，该环形区包括塞管的具有恒定内径的区域和螺杆的具有恒定外径的无螺旋线区域。
19.压缩螺旋输送机的类似有利的实施方式的特征在于，在塞管和螺杆之间形成校准区，其中，校准区也包括塞管的具有沿输送方向减小的内径的区域和螺杆的具有恒定或减小的外径的无螺旋线区域，或者校准区包括塞管的在输送方向上具有恒定或增大的内径的区域和螺杆的具有增大的外径的无螺旋线区域形成。如果校准区由塞管的具有在输送方向上恒定内径的区域和螺杆的具有增加的外径的无螺旋线区域形成，则其直径大于塞管的恒定内径的区域与塞管相邻。螺杆或塞管的减小或增大的区域可由具有圆锥形状的塞管或螺杆形成。根据这些实施例，螺杆相对于塞管的轴向定位允许校准区的尺寸减小或增加。
附图说明
20.现在将根据附图通过示例来描述本发明。
21.图1示出了根据现有技术的用于浸渍的压缩螺旋输送机。
22.图2示出了根据本发明的压缩螺旋输送机的实施方式，其中螺杆与塞管处于第一相对位置。
23.图3示出了根据本发明的压缩螺旋输送机的实施方式，其中螺杆与塞管处于第二相对位置。
24.图4示出了根据本发明的压缩螺旋输送机的另一个实施方式。
具体实施方式
25.图1示出了根据现有技术的用于浸渍的压缩螺旋输送机。在此，待输送物料通过入口区3被进料到压缩螺旋输送机2和此处未示出的反应器1，其中压缩螺旋输送机2具有壳体4、至少部分地具有螺旋线9的可绕旋转轴线5旋转的螺杆6、排出区7和塞管8。在塞管8的区域中，螺杆6具有无螺旋线的区域10。
26.图2和图3示出了根据本发明的压缩螺旋输送机的实施方式，其中图2示出了螺杆与塞管的第一相对位置，图3示出了螺杆与塞管的第二相对位置。在此，可围绕螺旋轴5旋转并至少部分地具有螺旋线9的螺杆6安装在壳体4中。在排出区7中，螺杆6在塞管8内具有无螺旋线的区域10，塞管8和无螺旋线的螺杆10形成环形区11，并且在待输送物料的输送方向上，在环形区11之后布置有校准区12。此外，螺杆的具有增加的外径16的无螺旋线区域被设计成锥形，想象的锥尖端指向入口区并且塞管8在输送方向上具有恒定的内径。校准区由塞管的具有恒定内径的区域和螺杆的具有增加的外径的无螺旋线区域16形成，其中其直径大于塞管恒定内径的区域15与塞管相邻。在图2中，螺杆的具有增加的外径的无螺旋线区域16位于直径大于塞管恒定内径的区域15中，而在图3中，螺杆的具有增加的外径的无螺旋线区域16定位在塞管8中。以这种方式有利地，由于螺杆6的轴向运动，待输送物料的浸渍可以通过校准区12变窄而增加，或者可以通过校准区增大而减少。图2示出了压缩螺旋输送机2，其中螺杆6的相对定位在待输送物料的输送方向上更远，即更靠近排出区7。反之，图3示出了压缩螺旋输送机2，其中螺杆6相对定位在与待输送物料的输送方向相反的方向上，即更靠近入口区3。因此，图3中的校准区1比图2中的小，因此在图3中螺杆6的定位导致待输送物料被更多地浸渍，并且图2中螺杆6的定位导致待输送物料较少被地浸渍。
27.图4示出了根据本发明的压缩螺旋输送机的另一个实施例，其中螺杆6以可旋转的方式安装在壳体4中，并且螺杆6至少部分地具有螺旋线9。在排出区7中，螺杆6在塞管8内部具有无螺旋线的区域10，其中塞管8与螺杆的无螺旋线区域10形成环形区11，并且沿待输送物料的输送方向在环形区11之后布置有校准区12。此外，螺杆的具有沿输送方向减小的外径的无螺旋线区域14被设计成锥形，想象的锥尖端指向排出区7，并且塞管8具有其内径减小的区域13。在此，箭头a表示螺杆6相对于塞管8的相对定位的可能性，箭头b表示塞管8相对于螺杆6的相对定位的可能性。
28.因此，本发明提供了许多优点：控制纸浆浸渍的有效手段以及反应物对浸渍的纸浆的更好和更均匀的效果。类似地，优化的脱水性能与同时可控的浸渍也是可能的。也可以选择一种操作模式，在该模式中可以设置所要求的浸渍程度，而该模式具有压缩螺旋输送
机的最小的功率消耗。这样，可以将压缩螺旋输送机、塞管等的磨损保持在最低限度，反之，在压缩螺旋输送机、塞管等已经磨损的情况下，仍然可以设置所需的浸渍程度。因此可以延长使用时间，因为磨损的部件可以在以后被更换。同样，不均匀的待输送物料的影响也可以得到补偿，因为这些物料例如被不均匀地送入压缩螺旋输送机，具有广泛变化的材料特性或可变的成分，其中在每种情况下都可以设置所需的浸渍。此外，根据本发明的解决方案能够以较低的功耗快速启动压缩螺旋输送机，同时可以快速控制或设置所述浸渍。
29.附图标记列表
30.1 反应器
31.2 压缩螺旋输送机
32.3 入口区
33.4 壳体
34.5 旋转轴线
35.6 螺杆
36.7 排出区
37.8 塞管
38.9 螺旋线
39.10 螺杆的无螺旋线区域
40.11 环形区
41.12 校准区
42.13 塞管的具有减小的内径的区域
43.14 螺杆的具有减小的外径的无螺旋线区域
44.15 具有大于塞管的恒定内径的直径的区域
45.16 螺杆的具有增大的外径的无螺旋线区域